DE490709C

DE490709C - Roentgenroehre mit Gluehkathode, die in einem Metallgefaess angebracht ist, dessen Wandungen einen Teil der Roehrenhuelle bilden und von dem die Antikathode isoliert ist

Info

Publication number: DE490709C
Application number: DEN22552D
Authority: DE
Inventors: Dr Albert Bonwers; Dr Gilles Holst
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1922-12-06
Filing date: 1923-10-31
Publication date: 1930-01-31
Also published as: GB208108A; NL14471C; US1626465A; FR567475A; CH106650A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Röntgenröhren, bei denen die Glühkathode in einem Metallgefäß angebracht ist, dessen Wandung einen Teil der Röhrenhülie bildet. Von die-S sem Gefäß ist die Antikathode durch eine Isolierung elektrisch getrennt, die einer hohen Spannung Widerstand bieten kann. Auch bezieht sich die Erfindung auf Einrichtungen zum Betrieb vorgenannter Röhren.

Gemäß der Erfindung hat das Metallgefäß einen in unmittelbarer Nähe der Antikathode liegenden, zur Außenwandung gehörigen oder mit dieser verbundenen Teil, der so gestaltet und mit Bezug auf die Antikathode angeordnet ist, daß die Kathodenstrahlen zusammengedrängt werden und nur einen beschränkten Teil der Oberfläche der Antikathode treffen. Zu dem letztgenannten Zweck kann gemäß der Erfindung das Metallgefäß auf der Seite der Antikathode zu einer Öffnung zum Durchlassen der Kathodenstrahlen verengt und der von den Kathodenstrahlen zu treffende Teil der Oberfläche der Antikathode in dieser Öffnung oder in deren Nähe angebracht sein.

Zweckmäßig ist bei einer Röntgenröhre nach der Erfindung auch die Glühkathode gegen das Metallgefäß isoliert.

Bei einer Einrichtung zum Betrieb der Röntgenröhre nach der Erfindung ist zweckmäßig das Metallgefäß, innerhalb dessen die Glühkathode angebracht ist, in an sich bekannter Weise leitend oder über eine Quelle konstanter, aber regelbarer Spannung mit der Glühkathode verbunden. Insbesondere ist die Ausführungsweise empfehlenswert, die Glühkathode und das Metallgefäß derart durch einen Widerstand oder eine Spannungsquelle zu verbinden, daß das Metallgefäß einen konstanten negativen Potentialunterschied mit Bezug auf alle Punkte des Glühfadens aufwieist.

Die bekannten Röntgenröhren mit metallener Außenhülle ergehen im Vergleich zu solchen mit einer Glaswandung u. a. die Vorteile geringerer Zerbrechlichkeit und besserer Reproduzierbarkeit der Röntgenstrahlen, weil keine störende Wirkung durch das Aufladen der Glaswandung mehr empfunden wird.

Die Röntgenröhre nach der Erfindung bie-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Gilles Holst und Dr\ Albert Bonwers in Eindhoven.

tet gleichfalls die beiden vorgenannten Vorteile. Die bessere Reproduzierbarkeit erzielt man dabei dadurch, daß man dem metallenen Teil ein konstantes Potential gibt. Eine Sammelvorrichtung, mm die Röntgenstrahlen zum Konvergieren zu bringen, ist außerdem bei eimer Röntgenröhre nach der Erfindung nicht mehr erforderlich. Die von der Glühkathode ausgehenden Kathodenstrahlen brauchen nicht zu einem konvergierenden Bündel vereinigt zu werden.

Hiermit ist der Vorteil verbunden, daß man freier in der Bauart und Anordnung des Glühfadens ist. Der von den Kathodenstrahlen zu treffende Teil der Oberfläche der Antikathode kann auf einfache Weise !eingestellt werden.

Zweckmäßig können erfindungsgemäß das Metallgefäß und die Antikathode derart gestaltet und mit Bezug aufeinander angeordnet sein, daß die wirksamen Röntgenstrahlen senkrecht oder nahezu senkriescht zui der Oberfläche der Antikathode gerichtet sind, wie es bei Röhren anderer Art an sich bekannt ist.

Eine sehr einfache und zugleich vorüeilhafte Bauart erhält man erfindungsgemäß dadurch, daß der von den Kathodenstrahlen zu treffende Teil der Antikathode, die Öffnung im Metallgefäß zum Durchlassen der Kathodenstrahlen und die Öffnung oder das Fenster in diesem Gefäß zum Durchlassen der Röntgenstrahlen in an sich bekannter "Wiedsie gleichachsig angeordnet werden.

Bei dieser Bauart ist es nicht iruehr notwendig, , daß die Glühkathode in gedrungenieir Form, z. B. engen Spiralen, ausgeführt wird. Sie kann beispielsweise in der Form eines Ringes um die Achse der gleichachsig angeordneten Teile herum angebracht werden, so daß die Röntgenstrahlen ungestört hinaustreten können.

Die Abbildungen stellen einige Ausführungs,-formen von Röntgenröhren nach der Erfindung dar.

Abb. ι zeigt eine Röntgenröhre, hei der der Grundgedanke der Erfindung zur Ausführung gebracht ist.

Abb. 2, 3, 4 und 5 stellen praktisch verwendbare Ausführungsformen der Erfindung dar.

In Abb. 4 ist außer der Röntgenröhre ein Teil der zum Betrieb der Röhre erforderlichlen Einrichtung dargestellt.

Die Glühkathode 1 der in Abb. 1 dargestellten Röntgenröhre befindet sich innerhalb eines Metallgefäßes 3, in dem auch die Antikathode 2 angebracht ist. Die Zuführungsdrähte der Glühkathode sind in eine Glasröhre 4 eingeschmolzen, die luftdicht mit der Wandung des Gefäßes 3 verschmolzien ist. Die Antikathode 2 ist von dem Metallgefäß durch ein Isolierstück 5 elektrisch getrennt, das zweckmäßig aus Glas besteht und mit der Metallwandung gleichfalls luftdicht verschmolzen ist.

Das Innere der Röhre wird auf irgendeine Weise luftleer giejmacht, und zwar bis zu einem sehr hohen Vakuum (z. B. unter 0,0006mm Quecksilberdruck).

Beim Betrieb der in Abb. 1 dargestellten Röhre wird eine hohe Spannung zwischen der Glühkathode 1 und der Antikathode 2 angelegt, und das Metallgefäß 3 wird auf einem konstanten Potential mit Bezug auf die Glühkathode gehalten. Zu diesem Zwecke kann man z_t B. eines der Enden der Glühkathode leitend mit dem MetaJlgefäß verbinden. Auch kann man die Glühkathode über eine Quelle konstanter Spannung mit dem Metallgefäß verbinden. Zweckmäßig sorgt man dafür, daß das Metallgefäß 3 mit Bezug auf alle Punkte des Glühfadens ein gieringes negatives Potential hat. Schon wenn dieser negative Potentialunterschied nur einige Volt bietträgt, wird keine der von der Glühkathode ausgesandten Elektronen die Wandung des Metallgefäßes treffen können; sie werden sich aber alle nach der Antikathode 2 begeben müssen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist diese Antikathode ein kleiner kugelförmiger Körper, so daß die Kathiodenstrahlen die Antikathode nur auf einem kleinen Teil ihrer Oberfläche treffen können und infolgedessen auch die Röntgenstrahlen von einer kleinen Oberfläche ausgesandt werden, was bekanntlich zur Herstellung von Röntgenaufnahmen unerläßlich ist.

In der Wandung des Metallgefäßes 3 muß an geeigneter Stelle ein Fenster zum Durchlassen der Röntgenstrahlen angebracht sein.

Man kann auch den Potentialunterschied zwischen dem Metallgefäß 3 und der Glühkathode ein wenig positiv machen. Dies hat aber die nachteilige Wirkung zur Folge, daß ein Teil der von der Glühkathode auisglestrahlten Elektronen auf die Metallwandung' gelangen, was Energieverlust und zugleich !eine Erwärmung der Metallwandung verursacht. Die in Abb. 1 dargestellte Ausführungsform eignet sich weniger für den praktischen Betrieb, weil man die Antikathode 2 nicht zur Genüge kühlen kann.

Eine praktisch besser verwendbare Ausführungsform ist in Abb. 2 dargestellt. Bei dieser Ausf übrungsf orm ist die Glühkathode 9, die aus einem kreisförmig gebogenen Draht besteht, innerhalb eines MetaUgefäßes 6 angebracht, das bei 7 zu einer kleinen Öffnung eingeschnürt ist, in der die Antikathode 8 mit einem Teil ihrer Oberfläche angebracht ist. Dieser Antikathode gegenüber befindet sich in dem Metallgefäß ein Fenster zum Durchlassen der erzeugten Röntgenstrahlen. Die-

ses Fenster besteht gemäß der Abbildung aus einer Glasplatte 13, die luftdicht mit der Mietallwandung verschmolzen ist; außerdem ist eine dünne Metallplatte 14, ζ. B. aus Aluminium oder Silber, oder ein Gitter oder Gewebe aus ähnlichem Metall angebracht, das die Röntgenstrahlen durchläßt, aber verhütet, daß die Glasplatte von Kathodenstrahlen aufgeladen wird.

Die dünne Metallplatte oder das Gitter ist zu dem Zwecke angebracht, die Wandung des Gefäßes, innerhalb dessen die Glühkathode sich befindet, möglichst überall aus Metall herzustellen. Wienn man dann einen geringen negativen Potentialunterschied zwischen dem Metallgefäß und der Glühkathode hervorruft, so wird keine der von der Glühkathode ausgesandten Elektronen in der Lage sein, die Wandung des Gefäßes zu erreichen

'" und infolgedessen die RegeLmäßigkeit der Wirkung der Röhre nachteilig zu beeinflussen. Die Zuführungsdrähte 10 und 11 für die Glühkathode sind in eine Glasröhre 12 eingeschmolzen, die luftdicht mit der Wan-

»5 dung des Metallgefäßes verschmolzen ist. Der beispielsweise aus Wolfram bestehende Glühfaden 9 wird von Stützen 16, z. B. aus Molybdän, getragen, die wieder auf einem Ring 15 aus Isoliermaterial, ζ. B. au3 Glas, Porzellan

λ<· ο. dgl., befestigt sind. Die Antikathode ist von dem Metallgefäß durch eine Isolierung elektrisch getrennt, die einer hohen Spannung Widerstand bieten kann.

Die von der Glühkathode ausgesandtein Kathodenstrahlen können die Antikathode infolge der besonderen Form der Wandung des Metallgefäßes und der Anordnung der Antikathode in bezug auf diese Wandung nur auf einem kleinen Teil ihrer Oberfläche trerfiien.

Die Kühlung der Antikathode kann auf geeignete Weise erfolgen.

Was den Spannungsunterschied zwischen der Glühkathode und dem Metallgefäß betrifft, so gilt dasselbe, wie oben bereits mit Rücksicht auf Abb. 1 bemerkt.

Wenn die Glühkathode aus einem Glühfaden aus Wolfram besteht, so genügt ein negativer Spannungsunterschied von einigen Volt, z. B. von 5 Volt, um zu verhüten, daß von der Glühkathode ausge^andte Elektranien die Metallwandung treffen.

Es sei noch bemerkt, daß es nicht durchaus notwendig ist, die beiden Zuführungsdrähte für die Glühkathode von dem Mietall- gefäß zu isolieren. Man kann auch einem dar Zuführungsdrähte leitend oder über einen Widerstand unmittelbar mit der Wandung des Metallgefäßes verbinden und dann nur dien anderen Zuführuingsdraht isoliert aus der Röhre hinausführen. Dies ergibt aber den Nachteil, daß der Spannungsumterschied zwischen der Glühkathode und dem Metallgefäß nicht regelbar ist.

Bei der in Abb. 3 dargestellten Ausführungsform sind die Antikathode und das Metallgefäß wieder anders ausgeführt und mit Bezug aufeinander angeordnet. An der Wandung des Metallgefäßes 21 ist hier ein MetaH-deckel 22 befestigt, in dem eine kleine Öffnung ist. Die in eine Spitze auslaufende Antikathode 20 ist dieser Öffnung gegenüber derart angeordnet, daß die Spitze ein wenig in das Gefäß hineinragt, in dem sich die Glühkathode befindet. Auch bei dieser Ausführungsform können die Kathodenstrahlem die Antikathode nur auf einem kleinen Teil ihrer Oberfläche treffen. Durch Regelung der Spannung des Metallgefäßes mit Bezug auf die Glühkathode und somit mit Bezug auf die Antikathode ist man imstande, den von den Kathodenstrahlen zu treffenden Teil der Oberfläche der Antikathode abzuändern.

Bei der in Abb. 4 dargestelltem Ausführungsform ist das Metallgefäß 23 mit einer schräg angeordneten Metallplatte 24 versehen, in der eine Öffnung 33 ist. Dieser Öffnung gegenüber befindet sich die Antikathode 25, die durch das Isolierstück 27 von dem Metallgefäß isoliert ist. Die erzeugten Röntgenstrahlen werden durch ein Fenster 26 geworfen, das in ähnlicher Weise wie bei der in Abb. 2 dargestellten Röhre ausgeführt ist.

Die Glühkathode 28 ist durch die Glaskappe 29 von dem Metallgefäß isoliert und wird durch eine Batterie gespeist, mit der «in Reglungswiderstand 31 in Reihe geschaltet ist. Ein Widerstand 3 2, der gewünschtenfalls auch regelbar ausgeführt werden kann, dient dazu, dem Metallgefäß einen in bezug auf sämtliche Punkte des Glühfadens geringen negativen Potentialumterschied zu geben.

Bei der in Abb. 4 dargestellten Einrichtung ist die Antikathode kurz hinter der Öffnung in dem Metallgefäß angeordnet. Die Kathodenstrahlen können nur durch diese Öffnung die Antikathode treffen, so daß auch hier die Bedingung erfüllt ist, daß nur ein kleiner Teil der Oberfläche der Antikathode zur Erzeugung der Röntgenstrahlen verwendet wird. no

Die Antikathode kann aus irgendeinem geeigneten Stoff, z. B. aus Molybdän, Wolfram o. dgl., bestehen.

Bei der in Abb. 5 dargestellten Ausführungsform, die mit der in Abb. 4 dargestellten im wesentlichen übereinstimmt, sind der Glühfaden 3 8 und das Fenster 39 in gleicher Weise in bezug auf die Antikathode 37 angeordnet, wie es bei der in Abb. 2 dargestellten Röhre der Fall ist.

Was den Betrieb einer Röntgenröhre nach der Erfindung betrifft, so sei noch bemerkt,

daß, ©bwohl es "genügt, eine negativie» Spannung an das Metallgefäß anzulegen, die im Vergleich zu der an die Glühkathode, angelegten Spannung gering ist, diese Spannung auch höher sein kann, ohne daß sich, dabei wichtige Nachteile MnsichtEch. der Wirkung der Röhre ergeben.

Als Material für das Metallgefäß können z. B. Kupfer oder Eisen benutzt werden, und

ίο zur luftdichten Verbindung des Metallgefäßies mit dem Glas der Röhre kann ein Platinring verwendet werden. Zu diesem letzten Zweck kann man mit Vorteil- auch einen Chromeisenring benutzen, wenn nur die Zusammensetzung des Chromeisens derart ist, daß die Wärmeausdehnungszahl der des Glases entspricht. Auch kann man das ganze Metallgefäß aus Chromeisen dieser Zusammensetzung herstellen, da die leichte Entgasung und geringe Porosität dieser Legierung besonders vorteilhafte Eigenschaften sind.

Claims

Patentansprüche:

i. Röntgenröhre mit Glühkathode, die in einem Metallgefäß angebracht ist, dessen Wandung einen Teil der RÖhrenhülle bildet und von dem die Antikathode isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das. Metallgefäß einen in unmittelbarer Nähe der Antikathode liegenden Teil hat, welcher so gestaltet und in bezug auf die Antikathode angeordnet ist, daß die Ka-

- thodenstrahlen zusammengedrängt werden und nur einen beschränkten Teil der Oberfläche der Antikathode treffen.

Z-. Hochvakuum-Röntgenröhre nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgefäß auf der Seite der Antikathode zu einer Öffnung zum Durchlassen der Kathodenstrahlen verengt und der von den Kathodenstrahlen zu treffende Teil der Oberfläche der Antikathode in dieser Öffnung oder in deren Nähe angebracht ist. -

3. Hochvakuum-Röntgenröhre nach. Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgefäß und die Antikathode derart mit Bezug aufeinander angeordnet sind, daß die wirksamen Röntgenstrahlen senkrecht oder nahezu senkrecht zu der Oberfläche der Antikathode gerichtet sind.

4. Hochvakuum-Röntgenröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Kathoden'strahlen zu treffende Teil der Antikathode, die Öffnung im Metallgefäß zum Durchlassen der Kathodenstrahlen und die Öffnung oder das Fenster in diesem Gefäß zum Durchlassen der Röntgenstrahlen gleichachsig angeordnet sind.

5. Einrichtung zum Betrieb einer Röntgenröhre nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das MetaU-gefäß, innerhalb dessen die Glühkathode angebracht ist, leitend öder ■ über eine Quelle konstanter, aber regelbarer Spannung mit dem Glühfaden verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch' 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Glühfaden und das Metallgefäß derart durch einen Widerstand oder - eine Spannungsquelle verbunden sind, daß das Metallgefäß. einen konstanten negativen Potentialunterschied mit Bezug" auf alle Punkte der Glühkathode aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen